江南大学开发纺织品循环涂料泡沫染整新技术 污染物排放几乎为零

涂料不仅颜色齐全、着色过程简单，且主要通过粘合剂固着在织物上，对纤维没有选择性，可适用于大部分纤维类型及其混纺织物，因此融合泡沫染整技术和涂料染色技术的涂料泡沫着色技术在提高纺织行业的环保、经济效益方面具有广泛的应用前景。解决泡沫染整前后对泡沫稳定性需求不一致的矛盾，降低残余泡沫的处理难度和污染，开发一种适用于多种纤维的涂料泡沫着色方法以真正实现泡沫染整技术的低污染、低排放还鲜有报道。

为了实现多种纤维的涂料泡沫着色，江南大学智能纺织化学品研究室研究团队基于偶氮苯光响应基团设计合成了一种含有丁烷基为疏水链、聚氧乙烯醚为亲水链的非离子偶氮苯表面活性剂（Nonionic Azobenzene Surfactant，NAS）；将其应用于涂料泡沫着色体系，可与涂料泡沫着色体系中各种组分混溶并协同制备光响应彩色泡沫用于对棉、蚕丝、涤纶等织物着色。通过光调控染色前后泡沫稳定性，着色过程中稳定泡沫有利于获得优异的着色效果，着色结束后采用紫外光照可促进残余泡沫快速破灭变为残液，回收的残液通过可见光照射可重新恢复到可发泡状态，重新发泡后实现光响应彩色泡沫的再利用，达到最大限度减少含涂料、助剂的染色废液排放（图1）。

图1. 非离子偶氮苯表面活性剂（NAS）和循环涂料泡沫着色工艺

在涂料泡沫着色体系中，NAS可保持其光异构速度和耐光疲劳性。通过选择紫外光或可见光照可精确控制其光异构过程。经过10次交替采用紫外光和可见光照射，其间每次光照到达光稳态所需时间以及对应光稳态下的紫外可见吸收光谱没有明显差异（图2）。

图2. 非离子偶氮苯表面活性剂（NAS）在涂料泡沫着色体系中的光敏异构性及耐光化学疲劳性

研究发现含有反式NAS涂料泡沫着色液可制备稳定的彩色泡沫（泡沫半衰期——6.3 min），满足涂料着色的需要；而将其放置于紫外光下泡沫迅速破灭（泡沫半衰期——1.0 min），满足残泡快速清理的要求。同时光响应彩色泡沫具有良好的耐光化学疲劳性（图3）。

图3. 由含有NAS的涂料泡沫着色液制备泡沫的光响应性和耐光化学疲劳性

由含有反式NAS的涂料泡沫着色液制备的彩色光响应泡沫采用涂布机施加于棉、蚕丝和涤纶织物上，然后经过焙烘促使粘合剂成膜将涂料固着在织物上，仅需两个工艺步骤即可完成织物的着色。采用紫外光照残余泡沫由于反式NAS转变为顺式NAS，通过改变染液的表面张力从而促使泡沫破灭以便回收着色液用于下一次织物着色。由经过多次回收的残液再次发泡后用于织物着色，所得织物颜色和色牢度可重复性高，实现了着色液的充分使用，最大限度减少生产过程污染物的排放（图4）。

图4. 循环涂料泡沫着色方法织物颜色性能

相关成果以“A versatile and recycled pigment foam coloring approach for natural and synthetic fibers with nearly-zero pollutant discharge”为题，发表在化学领域的著名期刊《清洁生产杂志》（Journal of Cleaner Production）上。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652619333748